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2023-2024学年河北省石家庄市辛集市高一（下）期末物理试卷（含答案）
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这是一份2023-2024学年河北省石家庄市辛集市高一（下）期末物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示，在开门过程中，门上A，B两点的角速度ω、线速度v、向心加速度a的大小关系是
A. ωA>ωBB. vA=vBC. vAaB
2.某区域电场线分布如图所示。将同一负的试探电荷先后置于a、b两点，电势能分别为Epa和Epb，电荷所受电场力大小分别为Fa和Fb，则
A. Epa>Epb，Fa< Fb B. Epa> Epb，Fa>Fb
C. EpaFb
3.某中学户外研学活动中，同学们开展助农春耕，深度体验农耕文化及劳动人民的艰辛。如图所示，学生相互合作用一根绳子拉犁，绳子斜向上与水平方向成37°，拉力大小为200 N，犁位移10 m，经历时间10 s。已知sin 37°=0.6，cs 37°=0.8，则下列关于该过程拉力做功及功率的说法正确的是( )
A. 拉力做功为1800 JB. 拉力做功为1200 J
C. 拉力做功的平均功率为160 WD. 拉力做功的平均功率为120 W
4.2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。登陆火星前，“天问一号”多次变轨示意图如图所示，轨道上的P、Q、S三点与火星中心位于同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点。除变轨瞬间，“天问一号”在轨道上运行时均处于无动力航行状态。下列说法正确的是( )
A. “天问一号”在P点从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ要进行点火加速
B. “天问一号”在轨道Ⅲ上的周期大于在轨道Ⅱ上的周期
C. “天问一号”在轨道Ⅲ上Q点的加速度大于在轨道Ⅱ上S点的加速度
D. “天问一号”从轨道Ⅲ上的Q点到P点运行过程中，线速度越来越大
5.直角三角形ABC中，∠B=90∘，∠C=30∘，BC边长约2cm，匀强电场平行于平面ABC，将电荷量为−6×10−6C的点电荷从A点移至B点，克服静电力做功2.4×10−5J，再将此点电荷从B点移至C点，静电力做功2.4×10−5J，则( )
A. A、C间的电势差为8VB. 若φB=0则φA=−4V
C. 电场强度的方向与AC边平行D. 电场强度的大小为400V/m
6.如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐在某一平面一起转动且相对罐壁静止，此时小物块的摩擦力恰好为0，重力加速度为g。该平面离陶罐底的距离ℎ为( )
A. gω2+R2B. gω2C. gω2−RD. R−gω2
7.如图所示，在倾角为α的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为k0绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为m，qA=qB=+q，当系统处于静止状态时，三小球等间距排列。已知静电力常量为k，则( )
A. 弹簧的压缩量为3mgk0B. C球的电荷量大小qC=37q
C. 相邻两小球的间距为q3 5kmgsinαD. A球受到的库仑力为3mgsinα
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.太阳周围除了八大行星，还有许多的小行星，在火星轨道与木星轨道之间有一个小行星带(地球轨道在火星轨道内侧)，假设此小行星带中的行星只受太阳引力作用，并绕太阳做匀速圆周运动，则( )
A. 木星的周期大于1年
B. 小行星带中各行星的线速度大于火星的线速度
C. 小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的角速度小于木星公转的角速度
D. 小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的加速度大于木星做圆周运动的加速度
9.两大小不同的带电小球周围的电场线分布情况如图所示，一带电粒子仅在电场力的作用下先通过a点，后通过b点，运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是
A. 带电粒子带负电
B. 带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度
C. 带电粒子在a点的速度大于在b点的速度
D. 带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
10.如图所示，将一根光滑的硬质金属导线制成四分之一圆弧轨道AB后固定在竖直平面内，O1为轨道的圆心，O1B水平。质量为m的细圆环P套在轨道上，足够长的轻质细绳绕过光滑的细小定滑轮O2、O3分别连接圆环P与另一质量也为m的小球Q，AO1BO2为一边长为R的正方形。若将细圆环P从圆弧轨道的最高点A由静止释放，圆环P在细绳拉动下将沿轨道运动。已知重力加速度为g，空气阻力忽略不计，则细圆环P下滑至B点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球Q的机械能先增加后减少
B. 细圆环P的机械能先增加后减少
C. 小球Q的速度为零时，细圆环P的速度大小为 6−3 2gR
D. 细圆环P运动到B点时，圆弧轨道对圆环P的弹力大小为2mg
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图为探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和运动半径r之间关系的实验装置。
(1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是________________。
A.理想实验B.等效替代法C.放大法D.控制变量法
(2)在探究向心力F与半径r的关系时，应将质量相同的钢球分别放在挡板C和挡板_________________处(选填“A”或“B”)，将传动皮带套在两塔轮半径_________________(选填“相同”或“不同”)的轮盘上。
(3)若两钢球质量和运动半径都相同，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2:1的轮盘上，实验中匀速转动手柄时，观察到左、右标尺露出的等分格数之比约为______________。
12.用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。
(1)关于本实验，下列说法正确的是______。
a.打点计时器应接直流电源 b.应先接通电源，后释放重物 c.需使用秒表测出重物下落的时间
(2)图乙为实验时得到的一条纸带，O为打下的第1个点，A、B、C为连续打下的三个点，它们到O点的距离在图中已标出，每相邻两个点的时间间隔为0.02s。实验中所用重物的质量为1.00kg，当地重力加速度大小为9.8m/s2。重物从开始运动到打下B点的过程中，重力势能的减少量ΔEp=______J，动能的增加量ΔEk=______J。(保留3位有效数字)
(3)比较ΔEp和ΔEk的数值，可以得出的实验结论是______。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.2021年10月16日，我国成功发射了神舟十三号载人飞船，与空间站组合体完成自主快速交会对接，3名航天员翟志刚、王亚平、叶光富成功送入了天和核心舱，他们将在轨驻留6个月，任务主要目标为验证中国空间站建造相关技术，为我国空间站后续建造及运营任务奠定基础。已知神舟十三号与空间站组合体完成对接后在轨道上运行，可视为匀速圆周运动，它们飞行n圈所用的时间为t。已知它们的总质量为m，它们
距地面的高度为ℎ，地球半径为R，引力常量为G。求：
(1)神舟十三号与空间站组合体对接后，地球对它们的万有引力F；
(2)地球的质量M。
14.如图所示，虚线MN左侧有一方向水平向左、电场强度大小为E的匀强电场。
在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着长为L，间距为d的平行金属板，两板之间电压为U，AO过两板的中线，在虚线PQ右侧距离为L2处有一水平放置，长度为L2的屏，屏到AO的距离为d。现将一带电量为−qq>0，质量为m的带电粒子无初速度地放入电场中的A点，A点到MN的距离为kL，粒子最后可打在右侧屏上。不计带电粒子的重力，求：
(1)求带电粒子到达MN时的速度大小；
(2)求带电粒子离开平行金属板时距中心线AO的偏移量；
(3)使粒子打在屏的最右侧，求k的取值。
15.如图所示，轨道ABCD平滑连接，其中AB为光滑曲面，BC为粗糙水平面，CD为半径r=0.1m的内壁光滑的四分之一圆管，管口D正下方直立一根劲度系数k=200N/m的轻弹簧，弹簧下端固定，上端恰好与D端齐平。质量m=1kg的小球在曲面AB上距BC高ℎ=0.3m处由静止下滑，进入管口后在C端处与圆管恰好无相互的弹力作用，通过CD后压缩弹簧，压缩过程中小球速度最大时弹簧弹性势能为Ep=0.25J。已知小球与水平面BC间的摩擦力大小与小球重力大小之比为μ=0.5，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)水平面BC的长度s；
(2)小球向下压缩弹簧过程中的最大动能Ekm。
参考答案
1.D
2.D
3.C
4.C
5.D
6.D
7.C
8.AD
9.AC
10.BC
11. D B 相同 1:4
12.(1)b；(2)0.691；(2)0.687；(3)在实验误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．
13.(1) m4π2n2t2R+ℎ ；(2) 4n2π2R+ℎ3Gt2
(1)根据题意可知，神舟十三号与空间站组合体绕地球做圆周运动的周期为
T=tn
轨道半径为
r=R+ℎ
设神舟十三号与空间站组合体的质量为 m ，地球的质量为 M ，由万有引力提供向心力有
F=GMmr2=m4π2T2r
即地球对它们的万有引力
F=m4π2n2t2R+ℎ
(2)由万有引力提供向心力有
GMmr2=m4π2T2r
解得地球的质量为
M=4n2π2R+ℎ3Gt2
14.(1) 2kLEqm ；(2) UL4kdE ；(3) 3UL4d2E
(1)电子从A运动到MN的过程中，根据动能定理得
kLEq=12mv2
解得
v= 2kLEqm
(2)粒子在平行板的运动时间
t=Lv= mL2kEq
竖直方向的加速度为
a=Uqdm
带电粒子离开平行金属板时距中心线AO的偏移量
y=12at2=UL4kdE
(3)当粒子达到屏的最右侧，由几何关系有
y=13d
则
UL4kdE=13d
解得
k=3UL4d2E
15.(1)0.5m；(2)1.75J
(1)设小球在C端处速度大小为vc，小球在C端处与圆管恰好无相互的弹力作用，则有
mg=mvc2r
小球高ℎ=0.3m处到C端过程中，有
mgℎ−μmgs=12mvc2
解得
s=0.5m
(2)小球速度最大时加速度为零，设此时弹簧压缩量为x，则
mg=kx
解得
x=0.05m
小球从C端到速度最大的过程中，由动能定理
mgr+x+W弹=Ekm−12mvc2
W弹=−Ep
解得
Ekm=1.75J
1.如图所示，在开门过程中，门上A，B两点的角速度ω、线速度v、向心加速度a的大小关系是
A. ωA>ωBB. vA=vBC. vA
2.某区域电场线分布如图所示。将同一负的试探电荷先后置于a、b两点，电势能分别为Epa和Epb，电荷所受电场力大小分别为Fa和Fb，则
A. Epa>Epb，Fa< Fb B. Epa> Epb，Fa>Fb
C. Epa
3.某中学户外研学活动中，同学们开展助农春耕，深度体验农耕文化及劳动人民的艰辛。如图所示，学生相互合作用一根绳子拉犁，绳子斜向上与水平方向成37°，拉力大小为200 N，犁位移10 m，经历时间10 s。已知sin 37°=0.6，cs 37°=0.8，则下列关于该过程拉力做功及功率的说法正确的是( )
A. 拉力做功为1800 JB. 拉力做功为1200 J
C. 拉力做功的平均功率为160 WD. 拉力做功的平均功率为120 W
4.2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。登陆火星前，“天问一号”多次变轨示意图如图所示，轨道上的P、Q、S三点与火星中心位于同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点。除变轨瞬间，“天问一号”在轨道上运行时均处于无动力航行状态。下列说法正确的是( )
A. “天问一号”在P点从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ要进行点火加速
B. “天问一号”在轨道Ⅲ上的周期大于在轨道Ⅱ上的周期
C. “天问一号”在轨道Ⅲ上Q点的加速度大于在轨道Ⅱ上S点的加速度
D. “天问一号”从轨道Ⅲ上的Q点到P点运行过程中，线速度越来越大
5.直角三角形ABC中，∠B=90∘，∠C=30∘，BC边长约2cm，匀强电场平行于平面ABC，将电荷量为−6×10−6C的点电荷从A点移至B点，克服静电力做功2.4×10−5J，再将此点电荷从B点移至C点，静电力做功2.4×10−5J，则( )
A. A、C间的电势差为8VB. 若φB=0则φA=−4V
C. 电场强度的方向与AC边平行D. 电场强度的大小为400V/m
6.如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速旋转，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐在某一平面一起转动且相对罐壁静止，此时小物块的摩擦力恰好为0，重力加速度为g。该平面离陶罐底的距离ℎ为( )
A. gω2+R2B. gω2C. gω2−RD. R−gω2
7.如图所示，在倾角为α的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为k0绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为m，qA=qB=+q，当系统处于静止状态时，三小球等间距排列。已知静电力常量为k，则( )
A. 弹簧的压缩量为3mgk0B. C球的电荷量大小qC=37q
C. 相邻两小球的间距为q3 5kmgsinαD. A球受到的库仑力为3mgsinα
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.太阳周围除了八大行星，还有许多的小行星，在火星轨道与木星轨道之间有一个小行星带(地球轨道在火星轨道内侧)，假设此小行星带中的行星只受太阳引力作用，并绕太阳做匀速圆周运动，则( )
A. 木星的周期大于1年
B. 小行星带中各行星的线速度大于火星的线速度
C. 小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的角速度小于木星公转的角速度
D. 小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的加速度大于木星做圆周运动的加速度
9.两大小不同的带电小球周围的电场线分布情况如图所示，一带电粒子仅在电场力的作用下先通过a点，后通过b点，运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是
A. 带电粒子带负电
B. 带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度
C. 带电粒子在a点的速度大于在b点的速度
D. 带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
10.如图所示，将一根光滑的硬质金属导线制成四分之一圆弧轨道AB后固定在竖直平面内，O1为轨道的圆心，O1B水平。质量为m的细圆环P套在轨道上，足够长的轻质细绳绕过光滑的细小定滑轮O2、O3分别连接圆环P与另一质量也为m的小球Q，AO1BO2为一边长为R的正方形。若将细圆环P从圆弧轨道的最高点A由静止释放，圆环P在细绳拉动下将沿轨道运动。已知重力加速度为g，空气阻力忽略不计，则细圆环P下滑至B点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球Q的机械能先增加后减少
B. 细圆环P的机械能先增加后减少
C. 小球Q的速度为零时，细圆环P的速度大小为 6−3 2gR
D. 细圆环P运动到B点时，圆弧轨道对圆环P的弹力大小为2mg
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图为探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和运动半径r之间关系的实验装置。
(1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是________________。
A.理想实验B.等效替代法C.放大法D.控制变量法
(2)在探究向心力F与半径r的关系时，应将质量相同的钢球分别放在挡板C和挡板_________________处(选填“A”或“B”)，将传动皮带套在两塔轮半径_________________(选填“相同”或“不同”)的轮盘上。
(3)若两钢球质量和运动半径都相同，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2:1的轮盘上，实验中匀速转动手柄时，观察到左、右标尺露出的等分格数之比约为______________。
12.用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。
(1)关于本实验，下列说法正确的是______。
a.打点计时器应接直流电源 b.应先接通电源，后释放重物 c.需使用秒表测出重物下落的时间
(2)图乙为实验时得到的一条纸带，O为打下的第1个点，A、B、C为连续打下的三个点，它们到O点的距离在图中已标出，每相邻两个点的时间间隔为0.02s。实验中所用重物的质量为1.00kg，当地重力加速度大小为9.8m/s2。重物从开始运动到打下B点的过程中，重力势能的减少量ΔEp=______J，动能的增加量ΔEk=______J。(保留3位有效数字)
(3)比较ΔEp和ΔEk的数值，可以得出的实验结论是______。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.2021年10月16日，我国成功发射了神舟十三号载人飞船，与空间站组合体完成自主快速交会对接，3名航天员翟志刚、王亚平、叶光富成功送入了天和核心舱，他们将在轨驻留6个月，任务主要目标为验证中国空间站建造相关技术，为我国空间站后续建造及运营任务奠定基础。已知神舟十三号与空间站组合体完成对接后在轨道上运行，可视为匀速圆周运动，它们飞行n圈所用的时间为t。已知它们的总质量为m，它们
距地面的高度为ℎ，地球半径为R，引力常量为G。求：
(1)神舟十三号与空间站组合体对接后，地球对它们的万有引力F；
(2)地球的质量M。
14.如图所示，虚线MN左侧有一方向水平向左、电场强度大小为E的匀强电场。
在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着长为L，间距为d的平行金属板，两板之间电压为U，AO过两板的中线，在虚线PQ右侧距离为L2处有一水平放置，长度为L2的屏，屏到AO的距离为d。现将一带电量为−qq>0，质量为m的带电粒子无初速度地放入电场中的A点，A点到MN的距离为kL，粒子最后可打在右侧屏上。不计带电粒子的重力，求：
(1)求带电粒子到达MN时的速度大小；
(2)求带电粒子离开平行金属板时距中心线AO的偏移量；
(3)使粒子打在屏的最右侧，求k的取值。
15.如图所示，轨道ABCD平滑连接，其中AB为光滑曲面，BC为粗糙水平面，CD为半径r=0.1m的内壁光滑的四分之一圆管，管口D正下方直立一根劲度系数k=200N/m的轻弹簧，弹簧下端固定，上端恰好与D端齐平。质量m=1kg的小球在曲面AB上距BC高ℎ=0.3m处由静止下滑，进入管口后在C端处与圆管恰好无相互的弹力作用，通过CD后压缩弹簧，压缩过程中小球速度最大时弹簧弹性势能为Ep=0.25J。已知小球与水平面BC间的摩擦力大小与小球重力大小之比为μ=0.5，重力加速度g=10m/s2。求：
(1)水平面BC的长度s；
(2)小球向下压缩弹簧过程中的最大动能Ekm。
参考答案
1.D
2.D
3.C
4.C
5.D
6.D
7.C
8.AD
9.AC
10.BC
11. D B 相同 1:4
12.(1)b；(2)0.691；(2)0.687；(3)在实验误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．
13.(1) m4π2n2t2R+ℎ ；(2) 4n2π2R+ℎ3Gt2
(1)根据题意可知，神舟十三号与空间站组合体绕地球做圆周运动的周期为
T=tn
轨道半径为
r=R+ℎ
设神舟十三号与空间站组合体的质量为 m ，地球的质量为 M ，由万有引力提供向心力有
F=GMmr2=m4π2T2r
即地球对它们的万有引力
F=m4π2n2t2R+ℎ
(2)由万有引力提供向心力有
GMmr2=m4π2T2r
解得地球的质量为
M=4n2π2R+ℎ3Gt2
14.(1) 2kLEqm ；(2) UL4kdE ；(3) 3UL4d2E
(1)电子从A运动到MN的过程中，根据动能定理得
kLEq=12mv2
解得
v= 2kLEqm
(2)粒子在平行板的运动时间
t=Lv= mL2kEq
竖直方向的加速度为
a=Uqdm
带电粒子离开平行金属板时距中心线AO的偏移量
y=12at2=UL4kdE
(3)当粒子达到屏的最右侧，由几何关系有
y=13d
则
UL4kdE=13d
解得
k=3UL4d2E
15.(1)0.5m；(2)1.75J
(1)设小球在C端处速度大小为vc，小球在C端处与圆管恰好无相互的弹力作用，则有
mg=mvc2r
小球高ℎ=0.3m处到C端过程中，有
mgℎ−μmgs=12mvc2
解得
s=0.5m
(2)小球速度最大时加速度为零，设此时弹簧压缩量为x，则
mg=kx
解得
x=0.05m
小球从C端到速度最大的过程中，由动能定理
mgr+x+W弹=Ekm−12mvc2
W弹=−Ep
解得
Ekm=1.75J
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